Egy atom a legkisebb egység részecskék meglévő, mint egy egyszerű anyag, hogy képes beavatkozni egy kémiai kombinációt. Az évszázadok során az atomról meglévő korlátozott ismeretek csak sejtések és feltételezések tárgyát képezték, így konkrét adatok csak sok évvel később szerezhetők be. A 18. és 19. században John Dalton angol tudós rendkívül kicsi egységként javasolta az atomok létezését, amelyből minden anyag összeáll, és tömegeket rendelt hozzájuk, és szilárd és oszthatatlan szféraként képviselte őket.
Mi az atom
Tartalomjegyzék
Ez az anyag minimális egysége, amelyből szilárd anyagok, folyadékok és gázok állnak. Az atomok csoportosulva azonos típusúak vagy különbözőek lehetnek, molekulákat képezve, amelyek viszont a létező testek anyagát alkotják. A tudósok azonban megállapították, hogy a világegyetem anyagának csak 5% -a atomokból áll, mivel a sötét anyag (amely az univerzum több mint 20% -át foglalja el) ismeretlen részecskékből, valamint sötét energiából (amely 70% -ot foglal el).
Neve a latin atomus-ból származik, ami azt jelenti, hogy "oszthatatlan", és akik ezt a terminológiát adták neki, a demokratikus demokrácia (Kr. E. 460-370) és az Epikurosz (Kr. E. 341-270) görög filozófusok voltak.
Ezek a filozófusok, akik anélkül, hogy kísérleteztek volna, választ kerestek arra a kérdésre, hogy miből állunk, és a valóság magyarázatát, arra a következtetésre jutottak, hogy lehetetlen végtelenül megosztani az anyagot, hogy léteznie kell egy "csúcsnak", ami azt jelentette, hogy elérte volna annak a minimális határát, amiből minden összeáll. Atomnak nevezték ezt a "csúcsot", mivel ez a minimális részecske már nem osztható fel, és az univerzum ebből épül fel, hozzá kell tenni, hogy ez a koncepció ma is megmaradt, amikor arról beszélünk, hogy mi az atom.
Olyan magból áll, ahol legalább egy proton és ugyanannyi neutron található (amelyek egyesülését „nukleonnak” hívják), és tömegének legalább 99,94% -a megtalálható az említett magban. A fennmaradó 0,06% -ot a sejt körül keringő elektronok alkotják. Ha az elektronok és protonok száma megegyezik, akkor az atom elektromosan semleges; ha több elektronja van, mint protonja, akkor a töltése negatív lesz, és anionként kerül meghatározásra; és ha a protonok száma meghaladja az elektronokat, töltésük pozitív lesz, és kationnak nevezik.
A mérete olyan kicsi (körülbelül tíz milliárdod méter), amely, ha egy tárgy osztottuk jelentős számú alkalommal, ott már nem lenne semmilyen, az anyag, amelyből áll, de az atomok az elemek maradna, hogy, kombinációban képezték, és ezek gyakorlatilag láthatatlanok. Azonban nem minden atomtípusnak ugyanaz az alakja és mérete, mivel ez több tényezőtől függ.
Egy atom elemei
Az atomoknak vannak más komponenseik, amelyek szubatomi részecskéknek nevezik őket, amelyek nem létezhetnek önállóan, hacsak nem speciális és ellenőrzött körülmények között vannak. Ezek a részecskék: elektronok, amelyek negatív töltéssel rendelkeznek; a pozitív töltésű protonok; és neutronok, amelyek töltése egyenlő, ami elektromosan semlegessé teszi őket. A protonok és a neutronok az atom magjában (középpontjában) találhatók, így alkotják az úgynevezett nukleont, és elektronok keringenek a sejt körül.
Protonok
Ez a részecske az atom magjában található, a nukleonok részét képezi, és töltése pozitív. Az atom tömegének körülbelül 50% -át teszik ki, és tömegük megegyezik az elektron 1836-szorosával. Ezek tömege azonban valamivel kisebb, mint a neutronoké. A proton nem elemi részecske, mivel három kvarkból áll (ami egy fermion típus, a két létező elemi részecske egyike).
Az atom típusának meghatározása során meghatározó az atomokban lévő protonok száma. Például a szénatomnak hat protonja van, míg a hidrogénatomnak csak egy protonja van.
Elektronok
Ezek azok a negatív részecskék, amelyek az atom magja körül keringenek. Tömege olyan apró, hogy eldobhatónak tekinthető. Normális esetben az atomok elektronjainak száma megegyezik a protonokéval, ezért mindkét töltés törli egymást.
A különböző atomok elektronjait a Coulomb- erő (elektrosztatikus) köti össze, és amikor megoszlik és kicserélődik egyik atomról a másikra, ez kémiai kötéseket okoz. Vannak elektronok, amelyek szabadok lehetnek, anélkül, hogy valamilyen atomhoz kapcsolódnának; és azok, amelyek kapcsolódnak egyhez, különböző méretű pályákkal rendelkezhetnek (minél nagyobb a pálya sugara, annál nagyobb az energiája benne).
Az elektron egy elemi részecske, mivel egyfajta fermion (leptonok), és nem alkotja más elem.
Semlegesek
Ez az atom szubatomi semleges részecskéje, vagyis azonos mennyiségű pozitív és negatív töltéssel rendelkezik. Tömege valamivel nagyobb, mint a protonoké, amelyekkel az atom magját alkotja.
A protonokhoz hasonlóan a neutronok is három kvarkból állnak: kettő leereszkedő vagy lefelé -1 / 3-os töltéssel, egy pedig felfelé vagy felfelé +2 / 3-os töltéssel, így a teljes töltés nulla, ami semlegességet ad neki. A neutron önmagában nem létezhet a magon kívül, mivel átlagos élettartama a magon kívül körülbelül 15 perc.
Az atomban lévő neutronok mennyisége nem határozza meg annak természetét, hacsak nem izotópról van szó.
Izotópok
Olyan atomtípusok, amelyek nukleáris összetétele nem igazságos; vagyis ugyanannyi protonja van, de eltérő számú neutronja van. Ebben az esetben az ugyanazt az elemet alkotó atomok különbözőek lesznek, megkülönböztetve az általuk tartalmazott neutronok számával.
Kétféle izotóp létezik:
- Természetes, a természetben megtalálható, mint a hidrogénatom esetében, amelynek három van (protium, deutérium és trícium); vagy a szénatom, amelynek szintén három van (szén-12, szén-13 és szén-14; mindegyiknek különböző hasznosságai vannak).
- Mesterséges anyagok, amelyeket ellenőrzött környezetben állítanak elő, ahol a szubatomi részecskéket bombázzák, instabilak és radioaktívak.
Vannak stabil izotópok, de az említett stabilitás relatív, mivel bár ugyanúgy radioaktívak, szétesésük időszaka hosszú a bolygó létéhez képest.
Hogyan definiálják az atom elemeit
Az atomokat több tényező különbözteti meg vagy határozza meg, nevezetesen:
- A protonok mennyisége: ennek a számnak a változása más elemet eredményezhet, mivel meghatározza, hogy melyik kémiai elemhez tartozik.
- Neutronmennyiség: meghatározza az elem izotópját.
Az az erő, amellyel a protonok vonzzák az elektronokat, elektromágneses; míg az, amely vonzza a protonokat és a neutronokat, nukleáris, amelynek intenzitása nagyobb, mint az első, amely taszítja a pozitív töltésű protonokat egymástól.
Ha egy atomban magas a protonok száma, akkor az őket taszító elektromágneses erő erősebb lesz, mint a nukleáris, valószínű, hogy a nukleonok kiszorulnak a magból, ami magbontást vagy más néven radioaktivitást eredményez.; hogy később nukleáris transzmutációt eredményezzen, amely az egyik elem átalakulása egy másiká (alkímia).
Mi az atommodell
Ez egy olyan séma, amely segít meghatározni, mi az atom, annak összetétele, eloszlása és jellemzői. A kifejezés születése óta különböző atommodelleket fejlesztettek ki, amelyek lehetővé tették az anyag strukturálásának jobb megértését.
A legreprezentatívabb atomi modellek:
Bohr atommodell
Niels Bohr (1885-1962) dán fizikust, professzorával, a kémikussal és Ernest Rutherford fizikussal folytatott tanulmányait követően, ez utóbbi modellje inspirálta, hogy leleplezze sajátjait, a hidrogénatomot vette alapul.
Bohr atommodellje egyfajta bolygórendszerből áll, amelyben a mag középen van, és az elektronok bolygóként mozognak körülötte, stabil és körpályákon, ahol a nagyobbik több energiát tárol el. Magában foglalja a gázok abszorpcióját és kibocsátását, Max Planck kvantálási elméletét és a fotoelektromos hatását
Albert Einstein
Az elektronok egyik pályáról a másikra ugorhatnak: ha az alacsonyabb energiájúak közül a magasabb energiájúak egyikére mennek, akkor minden egyes pályára eléri az energia kvantumát; Az ellenkezője történik, ha magasabb energiáról alacsonyabbra megy, ahol nemcsak csökken, hanem sugárzás formájában, például fényként (foton) is elveszíti.
Bohr atommodelljének azonban voltak hibái, mivel más atomtípusokra nem volt alkalmazható.
Dalton atommodell
John Dalton (1766-1844) matematikus és vegyész úttörő szerepet játszott egy tudományos alapú atommodell kiadásában, amelyben kijelentette, hogy az atomok hasonlóak a biliárdgolyókhoz, vagyis gömb alakúak.
Dalton atommodellje megközelítésében (amelyet "atomelméletnek" nevezett) megállapítja, hogy az atomok nem oszthatók fel. Megállapítja azt is, hogy ugyanazon elem atomjai azonos tömegűek és tömegűek; bár kombinálhatók, továbbra is oszthatatlanok maradnak az egyszerű kapcsolatokkal; és hogy különböző arányban kombinálhatók más típusú atomokkal különféle vegyületek előállításához (két vagy több típusú atom egyesülése).
A Dalton ezen atommodellje következetlen volt, mivel nem magyarázta meg a szubatomi részecskék jelenlétét, mivel az elektron és a proton jelenléte ismeretlen volt. A radioaktivitás jelenségeit vagy az elektronok áramát (katódsugarak) sem tudta megmagyarázni; továbbá nem veszi figyelembe az izotópokat (ugyanazon elem különböző tömegű atomjai).
Rutherford atommodell
Ernest Rutherford (1871-1937) fizikus és vegyész neveltette fel, ez a modell a Naprendszer analógiája. Rutherford atommodellje megállapítja, hogy az atom tömegének és pozitív részének legnagyobb százaléka a magjában (középpontjában) található; és a negatív rész vagy elektronok ellipszis vagy kör alakú pályákon forognak körülötte, vákuum között. Így lett az első modell, amely az atomot magra és héjra választotta szét.
A fizikus kísérleteket hajtott végre, amelyek során kiszámította a részecskék szétszóródási szögét, amikor egy arany fóliába ütköztek, és észrevette, hogy egyesek egymásnak nem megfelelő szögekben pattannak fel, és arra a következtetésre jutottak, hogy a magjuknak kicsinek, de nagy sűrűségűnek kell lennie. Hála Rutherfordnak, aki JJ Thomson tanítványa volt, a neutronok jelenlétére vonatkozóan is felmerült az első elképzelés. Egy másik eredmény a kérdések felvetése volt, hogy miként tudnak a magban levő pozitív töltések együtt maradni ilyen kis mennyiségben, ami később az egyik alapvető kölcsönhatás: az erős nukleáris erő felfedezéséhez vezetett.
Rutherford atommodellje következetlen volt , mivel ellentmondott Maxwell elektromágnesességi törvényeinek; és nem magyarázta meg az energia sugárzásának jelenségeit sem az elektron áttéréséből magas, sem alacsony energia állapotba.
Thomson atommodellje
A tudós és az 1906-os fizikai Nobel-díjas, Joseph John Thomson (1856-1940) leleplezte. Thomson atommodellje az atomot pozitív töltésű gömbtömegként írja le, amelyben elektronok vannak behelyezve, mint egy mazsolás puding. Az elektronok száma ebben a modellben elegendő volt a pozitív töltés semlegesítéséhez, a pozitív tömeg és az elektronok eloszlása véletlenszerű volt.
Katódsugarakkal kísérletezett: egy vákuumcsőben két lemezzel áramoltatta át az áramsugarakat, és elektromos teret produkált, amely elhajította őket. Így megállapította, hogy az áram egy másik részecskéből áll; az elektronok létezésének felfedezése.
Thomson atommodellje azonban rövid volt, soha nem volt akadémikus elfogadása. Az atom belső szerkezetének leírása téves volt, valamint a töltések eloszlása, nem vette figyelembe a neutronok létezését, és nem ismert a protonokról. Nem magyarázza meg az elemek periódusos rendszerének szabályszerűségét sem.
Ennek ellenére tanulmányaik szolgáltak a későbbi felfedezések alapjául, mivel ebből a modellből tudni lehetett a szubatomi részecskék létezéséről.
Atomtömeg
Az A betűvel ábrázolva az atomokban lévő protonok és neutronok teljes tömegét atomi tömegnek nevezzük, az elektronok figyelembevétele nélkül, mivel tömegük olyan kicsi, hogy eldobható.
Az izotópok ugyanazon elem atomjainak variációi azonos protonszámmal, de eltérő számú neutronnal, így atomtömegük akkor is eltérő lesz, ha nagyon hasonlóak.
Atomszám
Z betűvel ábrázolva, és az atomban lévő protonok számára utal, amely ugyanannyi elektron benne. Mendelejev 1869-es periódusos rendszerét atomszám szerint rendezik a legkevesebbtől a legnagyobbig.
